Elektronisk signalbehandling, koding og overføring Et elektronisk signal består av elektriske spenninger eller strømmer som varierer som funksjon av tiden. Signalets informasjonsinnhold kan være representert ved ett eller flere spenningsnivåer, signalets frekvens, fase og tid eller kombinasjoner av disse. Det er vanlig å beskrive et signal ut fra frekvens og amplitude. Et signals form, frekvens, fase og amplitude kan vi avlese og måle ved hjelp av et oscilloskop. Elektroniske signaler klassifiseres i følgende typer: analoge signaler digitale signaler binære signaler

Instrumenter for måling av elektroniske signaler Figur 4.1 Skal flere signaler måles samtidig, kan dette gjøres ved hjelp av en logikkanalysator. Her finner du flere instrumenter: INSTRUMENTER http://www.nortelco.no/

Analoge signaler tid amplitude Figur 4.2 Et analogt signal kan variere kontinuerlig i frekvens og amplitude.

Digitale signaler tid U (V) 1,5 3,0 4,5 6,0 01 10 11 00 kode Figur 4.3 Et digitalt signalkjennetegnes ved at det har et endelig antall nivåer.

Binære signaler 1 Figur 4.4 Binære signaler kan kun innta to nivåer.

Analoge og digitale signaler I forhold til analoge signaler har digitale signaler og digital signalbehandling flere fordeler: Digitale signaler lar seg rekonstruere med 100% nøyaktighet. Digitale signaler gir mulighet for feillokalisering og automatisk feilretting. Digitale signaler kan komprimeres. Dette gir mulighet for mer effektiv lagring og overføring. Digitale signaler kan krypteres og gir derfor økt sikkerhet. Digitale signaler kan multiplekses for økt kapasitet.

Støy i analoge og digitale signaler + = Figur 4.5 Støypåvirkning på analoge og digitale signaler. Signal Støy Signal + støy

Periodetid og nyttefaktor Figur 4.6 Periodetid og nyttefaktor i et periodisk pulstog.

AD-konverter AD-konverter Analogt signal inn R + - 1 2 3 Enkoder D0 D1 Digital utgang Uref = + 5V EN Punktprøving 1 V 2 V 3 V 4 V Figur 4.7 AD-konverter med fire nivåer. Datablad AD-konverter finner du på denne linken: AD-konverter http://focus.ti.com

DA-konverter Figur 4.8 Digital til analog konverter (DA-konverter). + - Uref 2R 4R 8R S0 S1 S2 S3 20 21 22 23 R1 Uut Figur 4.8 Digital til analog konverter (DA-konverter).

Sinusbølge og firkantbølge Figur 4.9 Sinusbølge og firkantbølge.

Firkantbølge a) b) t Figur 4.10 En firkantbølge er sammensatt av et uendelig antall sinusbølger.

Forvrengning av firkantpuls 50 % td Sendt puls Mottatt puls Figur 4.11 Firkantpulsens forsinkelse og form etter å ha passert en transmisjonslinje. td = tidsforsinkelse

Parallell og seriell overføring Sender Mottaker Sender Mottaker Parallell overføring Seriell overføring Figur 4.12 Parallell og seriell overføring. - Ved overføring av en byte på parallell form kreves 8 parallelle ledere. - Ved overføring av en byte på seriell form kreves 1 leder.

Seriell overføring Figur 4.13 Overføring av binære data serielt. 1 Overførte data Sendt signal tid + U – U Figur 4.13 Overføring av binære data serielt.

Seriell og parallell overgang Parallelt inn Serielt ut Klokke- inngang Universalt skiftregister Parallelt ut Serielt inn Figur 4.14 Overgang fra parallell til seriell og omvendt ved hjelp av skiftregister.

Asynkron overføring DATAORD 1 Startbit Stoppbit a) b) Figur 4.15 Ved asynkron overføring sendes ett og ett tegn eller dataord. Ved asynkron overføring sendes ikke data hele tiden. Når data ikke sendes går linjen «logisk høy».

Informasjonsfelt, data Synkron overføring Flagg Adresse Informasjonsfelt, data 8 bit Kontrollfelt 16 bit Rammekontrollfelt X bit Figur 4.16 Synkront rammeformat av type HDLC. Ved synkron overføring må «data» sendes kontinuerlig. Når data ikke sendes, overføres flaggsekvenser.

Enveis og toveis kommunikasjon Sender Mottaker Simpleks Halv dupleks Full dupleks Eksempel: Kringkasting, elektronisk post, SMS og MMS Walkie-talkie Telefon, mobiltelefon Figur 4.17 Enveis og toveiskommunikasjon.

Måling av feil-bit Pulsteller Overføringskanal Sender Mottaker Pulsgenerator Figur 4.18 Enkel metode for måling av kvaliteten på en overføringskanal.

(ASCII-koden for bokstaven A) Paritetskontroll 1 Paritetsbit Dataord (ASCII-koden for bokstaven A) Figur 4.19 Dataord og tilhørende paritetsbit ved ulik paritet. Vi kan velge mellom: - lik paritet (like antall 1’ere) - ulik paritet (ulike antall 1’ere) - ingen paritet

NRZ-, RZ- og AMI-koding NRZ – Non Return to Zero RZ - Return to Zero 1 NRZ-kode Unipolar RZ-kode Bipolar RZ-kode (AMI-kode) Figur 4.20 Omforming av digitalt signal til AMI-kode. NRZ – Non Return to Zero RZ - Return to Zero AMI - Alternate Mark Inversion

Punktprøving og koding 100 101 110 111 011 010 001 000 Punktprøving Kvantisering og koding Figur 4.21 Punktprøving og koding av et analogt signal. 100101110111110101000001010011010001000

ASCII-koden Tabell 4.1 Norsk 7-biters ASCII-tabell. Hexa-decimal Hex 1 1 2 3 4 5 6 7 Dec. 16 32 48 64 80 96 112 8 9 A B C D E F 10 11 12 13 14 15 NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BLE BS HT LF VT FF CR SO SI DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US SP ! « # $ % & ‘ ( ) * + , - . / : ; > = ? @ G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z Æ Ø Å ^ _ ` a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z æ ø å ~ DEL Tabell 4.1 Norsk 7-biters ASCII-tabell.